Deux techniques complémentaires Deux techniques complémentaires pour la réparation de tuyaux en pour la réparation de tuyaux en
béton précontraint béton précontraint
André Coudret, CEO
INFRA 2007 November 5 to 7, 2007 Laval, Quebec
Etude de cas:
Etude de cas:
Introduction
Champ d’Action
Application principale: tuyaux en béton précontraint
Problématique: les fils de précontrainte sont sensibles à la corrosion…
…entrainant l’arrêt des conduites et même des ruptures catastrophiques!
Applications secondaires:
Tuyaux de plus petits diamètres Tuyaux métalliques
Inspection & Monitoring
Deux Méthodes Complémentaires de Réparation…
Par l’extérieur: précontrainte additionnelle Par l’intérieur: tissu à fibres de carbone
Duraloop Frey-CWrap
Point fort: ne nécessite pas l’arrêt complet de la canalisation
Point fort: ne nécessite pas d’excavation
Duraloop:
Réparation Externe par Précontrainte
Additionnelle
Réparation par Précontrainte Additionnelle
• Principe:
– La précontrainte additionnelle reprend le rôle des fils de précontrainte
– La réparation est active: le béton est remis en compression
• Difficultés:
– Protection des torons contre la corrosion
→ Développement d’un ancrage étanche, le 2MX15
– Atténuation de la flexion longitudinale du tuyau → Mise au point d’un procédé d’excavation par étapes
– Rétablissement d’une assise semblable a l’originale → Recompactage du sol
Presentation de l’ancrage 2MX15
Gaine indentée en
HDPE/PP
Ancrage 2MX15
Joints exterieurs
Presentation de l’ancrage 2MX15
Toron gainé- graissé
Joint intérieur Port
d’injectio n
Clavett e
Avantages de la technologie Duraloop
L’arrêt de la conduite n’est pas requis.
• L’arrêt de la conduite n’est pas requis.
La protection contre la corrosion n’utilise pas de béton projeté. Elle est assurée par
le coulis et les joints de l’ancrage.
Avantages de la technologie Duraloop
Avantages de la technologie Duraloop
• L’arrêt de la conduite n’est pas requis.
Le béton est coulé avant mise en tension, diminuant les efforts de
contact sur la gaine et sur la conduite.
•La protection contre la corrosion
n’utilise pas de béton projeté. Elle est assurée par le coulis et les joints de l’ancrage.
Avantages de la technologie Duraloop
• L’arrêt de la conduite n’est pas requis.
Distribution uniforme des efforts le long du toron.
•La protection contre la corrosion
n’utilise pas de béton projeté. Elle est assurée par le coulis et les joints de l’ancrage.
•Le béton est coulé avant mise en
tension, diminuant les efforts de contact sur la gaine et sur la conduite.
Avantages de la technologie Duraloop
• L’arrêt de la conduite n’est pas requis.
Durée de vie garantie: 50 ans
• Distribution uniforme des efforts le long du toron.
•La protection contre la corrosion
n’utilise pas de béton projeté. Elle est assurée par le coulis et les joints de l’ancrage.
•Le béton est coulé avant mise en
tension, diminuant les efforts de contact sur la gaine et sur la conduite.
Sequence d’installation
1. Pre-assemblage de l’ancrage 2. Installation de l’ancrage et du
toron
3. Injection du coulis 4. Mise en tension 5. Finitions
Installation sequence
1. Pre-assemblage de l’ancrage
2. Installation de l’ancrage et du toron
3. Injection du coulis 4. Mise en tension 5. Finitions
Installation sequence
1. Pre-assemblage de l’ancrage 2. Installation de l’ancrage et du
toron
3. Injection du coulis 4. Mise en tension
5. Finitions
Installation sequence
1. Pre-assemblage de l’ancrage 2. Installation de l’ancrage et du
toron
3. Injection du coulis 4. Mise en tension 5. Finitions
Installation sequence
1. Pre-assemblage de l’ancrage 2. Installation de l’ancrage et du
toron
3. Injection du coulis 4. Mise en tension 5. Finitions
Recompactage du sol en Lybie:
- Restaurer l’assise d’origine
- Appui uniforme de la conduite sans risque de bulles d’air
- Opération sèche
Recompactage du Sol
Références aux Etats-Unis
• Central Arizona Project, Phoenix, AZ:
– Août 2007: Jackrabbit Wash Siphon, 4 sections de 24’5” de diamètre – Novembre 2006: Centennial Wash Siphon, 7 sections de 24’5” de
diamètre
– Août 2004: Hassayampa River Siphon, 3 sections de 24’5” de diamètre
• Washington Suburban Sanitary Comission, Potomac, MD:
– Juin 2007: 1section de 96” de diamètre
• City of Tucson, Tucson, AZ:
– Novembre 2006: 1 section de 84” de diamètre
Frey-CWrap:
Réparation Interne par Tissu de Fibres de
Carbone
Réparation par Tissu de Fibre de Carbone
• Principe:
– Les fibres de carbone appliquées sur la face intérieur du tuyau reprennent les efforts de tension résultant de la pression d’eau
– La réparation est passive et implique des deformations du tuyau
• Facteurs influant sur la qualité, le coût et la durée de la réparation:
– Matériau Composite – Design
– Méthode de pose
Matériau Composite
Tissu de Fibres de Carbone à
Matrice Polymère
Résine Epoxy:
-Lie le tissu à la paroi
-Distribue les efforts entre les fibres -Rend la réparation étanche
Tissu de Fibres de Carbone:
Forte résistance en tension
Accréditation NSF
Le procédé Frey-CWrap est certifié conforme à des applications en eau potable par le NSF depuis Avril 2005:
Certificat NSF Standard 61
Design
• Propriétés mécaniques du composite:
– Epaisseur: 0.0203 in
– Module d’élasticité: 15,230 ksi
– Contrainte ultime a rupture: 246 ksi
• Dimensionnement:
– Resistance suffisante pour contenir les efforts en tension
– Déformation acceptable du tuyau – Stabilité du sol autour
• Etude aux éléments finis:
– Construction par étapes – Comportement du tuyau – Interaction sol/structure
Construction par étapes Moments et efforts dans le
tuyau
Méthode de pose
Pose Manuelle Pose Automatique
Réparations locales Réparations de grande envergure
Procédé lent 16 ft/min
Main d’oeuvre intensive Main d’oeuvre limitée Qualité non constante Résultats reproductibles
Présentation du Robot
4 sous-systèmes:
• Réservoir de résine,
mélangeur et pompe
• Charriot, moteur et stabilisateur
• Electronique
• Bras rotatif
Avant
Arriere
Présentation du Robot
Conclusion
Aspect Légal
Que se passe-t-il si la réparation cède après quelques années?
1. Les études n’ont pas été correctement menées
→ Le bureau d’études est responsable
2. Les matériaux n’avaient pas la qualité escomptée
→ Le fournisseur est responsable
3. L’installation a été mal faite
→ L’entrepreneur est responsable
L’expérience montre qu’un procès est plus long que la durée de vie de la L’expérience montre qu’un procès est plus long que la durée de vie de la
conduite!
conduite!
Philosophie de Travail
Evaluation du Risque
Analyse des Causes
Décision & Type de Réparation
Modèle aux Elém
ents Finis
Matériaux et
Equipement
Installation Etudes & Appel
d’Offre
Prop rieta ire
Bure au d
’etud es Frey
ssine t
Arrêt Accès
Géologie
Impact Environ
nemental
Organigramme de Réparation
Inspection
Aide à la décision:
- Excavation
- Arrêt de la conduite Réparation par l’intérieur:
- Design - Matériau - Méthode de pose Réparation par l’intérieur:
- Design - Matériau - Méthode de pose
Réparation par l’extérieur:
- Protection à la corrosion - Assise du tuyau
